不同纤维含量的炭/炭复合材料制动时的温度场

研究纤维含量(体积分数)分别为23%、26%、29%的炭/炭复合材料的摩擦磨损性能,采用有限元软件ANSYS计算3种试样在飞机正常刹车条件下的瞬态温度场分布.结果表明:纤维含量为23%和29%的试样摩擦因数较小,平均质最磨损较大;纤维含量为26%的摩擦因数较大,但线型较好,且质量磨损较小.随着纤维含量增加,摩擦表面的最高温度逐渐降低,分别为679℃、586℃、567℃,温度梯度逐渐减小.综合分析材料的摩擦磨损特性和温度场分布可知,纤维含量为26%的炭/炭复合材料摩擦磨损特性最佳,摩擦表面的温度低,最适宜作为飞机刹车材料.     

惯性摩擦焊过程温度场及变形场的数值模拟

惯性摩擦焊接是一种广泛应用的高效、可靠、节能及环保的固态焊接方法.该方法在航天航空领域已广泛应用.本文分析了惯性摩擦焊接过程高度非线性的特点,在此基础上建立了一个基于二维轴对称的惯性摩擦焊接过程有限元热力耦合计算模型.计算区域划分成四节点等参单元,热物性参数和力学性能参数随温度变化,同时考虑了焊接热流随时间的变化、表面对流和辐射换热以及飞边的影响.利用有限元分析软件MSC Marc对同质材料GH4169-GH4169惯性摩擦焊接接头区的瞬态温度场及应力-应变场的分布进行了计算分析.使用热电偶点对焊接接头部分若干点的温度进行了实时测量.结果表明温度场的计算结果与实测值符合较好.另外,还讨论了工艺参数对摩擦焊接接头区应力分布以及飞边形状的影响.     

飞机制动过程中刹车副温度场的数值模拟

基于三维循环对称有限元模型,阐述飞机刹车副制动过程中温度场的计算方法;讨论边界条件和各相关参数的确定方法;应用有限元软件ANSYS对粉末冶金飞机刹车副温度场进行仿真,研究摩擦材料物性参数对温度场的影响.研究结果表明:1)增大摩擦材料热导率和增大其蓄热能力都能降低刹车副最高温度值,但蓄热能力对刹车副最高温度影响更大:2)测温点最高温度出现时刻主要跟摩擦材料热扩散率有关,热扩散率越大,测温点温度达到最大值所用时间越短;3)保持其他参数不变,增大摩擦材料热导率能降低摩擦片轴向最大温度梯度,而增大其蓄热能力却使摩擦片轴向最大温度梯度增大.     

树脂炭含量对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

为探明树脂炭含量与C/C复合材料摩擦因数及磨损量的关系,研究树脂炭含量分别为0、8.6%、67%(质量分数)的3种C/C复合材料的精细结构和摩擦磨损性能,采用实验用飞机制动装置模拟不同速度下的刹车过程,利用扫描、透射电镜观测分析摩擦表面和磨屑的微观形貌与结构.结果表明:3种材料均具有稳定的摩擦因数,并在中低速条件下达到...     

基于ANSYS的镁合金铸轧辊冷却研究

利用ANSYS有限元软件,对铸轧辊建立二维模型来模拟铸轧辊在镁合金铸轧过程中的温度场分布.通过分析不同冷却水温度及冷却水速下铸轧辊温度场的分布情况,得出在镁合金铸轧过程中,提高冷却水速可以降低铸轧辊的温度场,但随着冷却水速的提高,这种能力逐渐减弱;而冷却水温度对铸轧辊温度场影响不大.     

高速列车铸钢制动盘材料的研究

为满足我国高速列车快速发展、实现盘形制动装置国产化的需要,选用铸钢作为制动盘材料,对其化学成分和盘结构进行设计,并对制动盘材料进行性能研究,通过1:1制动动力试验台对制动盘进行验证试验.研究结果表明,所研制的高速列车铸钢制动盘材料在常温及高温下的力学性能良好,抗热变形能力和热稳定性能优异,韧性、耐磨性和铸造工艺性能好,是理想的制动盘材料:试制的铸钢制动盘紧急制动距离短,盘面光洁,完全满足我国高速动车组制动技术条件及<铁路主要技术政策>的规定;铸钢制动盘与粉末冶金闸片相匹配的摩擦副摩擦制动性能良好,而且安全可靠,能满足200 km/h和300 km/h高速动车组的运行要求.     

制动速度与压力对飞机炭刹车盘摩擦磨损性能的影响

采用HJDS-Ⅱ惯性台在各种制动速度/压力及外场装机使用的条件下,对西安超码科技公司采用自主创新专利技术生产的Chaoma B757,Chaoma A320炭刹车盘与Dunlop公司的B757,以及Messier-Bugatti公司的A320Sepcarb?ⅢOR炭刹车盘的摩擦因数、平均力矩和磨损率进行对比试验。结果表明:4种类型炭刹车盘材料的能量、力矩均随制动速度和制动压力增加而增大;摩擦因数在低速阶段均出现低能峰值特性,然后随着制动速度与压力增加呈降低趋势。ChaomaB757,A320炭刹车盘凸显2个特色:在飞机中止起飞能量下制动压力比国外原件低25%,摩擦因数比国外原件高25%～29%;B757炭刹车盘的装机应用的最长使用寿命达到2823~3289次起落,与国外B757原件的使用寿命相当,凸显出优异的低磨损率特色。     

路面坡度对鼓式制动器摩擦副温度场的影响

车辆制动时,制动器主要部件摩擦副(制动鼓与摩擦片)之间摩擦产生会产生热量,通过对其主要影响因素分析,针对鼓式制动器摩擦副建立有限元模型,深入分析路面坡度对鼓式制动器摩擦副温度场的影响,为冶金工程安全运输提供实用性指导。     

基于EMA的车用合金铸铁构架制动盘模态研究

目前汽车制动噪声被认为是在汽车制动过程会出现的严重问题,尽管现在已经有大量研究成果有助于降低在汽车制动过程中高频噪声的触发率。实验性模态分析EMA是确定制动盘模态和其自然频率的一项较为成熟技术,并与有限元模态分析结合,能有效提取合金铸铁制动盘自然频率、模态特征等相关结构参数。     

国产PAN基炭纤维增强炭基体复合材料的制动摩擦行为

分别采用国产聚丙烯腈基(即PAN基)炭纤维CCF700(A)和CCF300(B)及日本东丽PAN基炭纤维T300(C)编织二维针刺毡预制体,通过化学气相沉积结合树脂浸渍炭化增密技术制备飞机刹车副用炭/炭复合材料,在HJDS-Ⅱ型地面惯性台上测试这3种炭/炭复合材料的制动摩擦特性。结果表明:用国产炭纤维制备的炭/炭复合材料样件的整体石墨化度低于用进口炭纤维制备的样件。在模拟正常着陆能载下,国产炭纤维增强样件的减速率高于进口纤维增强样件。其中,采用CCF700炭纤维制备的材料A的摩擦因数较高、波动明显,而采用CCF300炭纤维制备的材料B的摩擦因数稳定在0.28左右。同时,刹车盘A和B的刹车过程相对平稳,刹停时间短,但刹车盘C在刹车结束前有明显的刹车力矩回升,有利于刹车过程的稳定性。材料A表面形成较厚的摩擦层,而材料B的摩擦表面摩擦层较薄,这与CCF300炭纤维具有良好的耐磨性有关。     

Q345C钢连铸板坯热送热装过程中温度场和应力场模拟

考虑板坯钢种弹性模量、导热系数、比热容及线膨胀系数对模拟精度的影响,通过ABAQUS有限元分析软件对Q345C钢250 mm×1500 mm单块连铸板坯冷却过程应力场和温度场进行模拟,经处理得出应力（<20~148 MPa）、温度（769~1000℃）和时间（0~1200 s）三者的关联信息。计算结果表明,板坯空冷温度沿宽度方向分布不均匀,板坯表层边部降温速率0.46℃/s,板坯表层距边部200 mm以外,基本具有相同的温降速率（0.23℃/s）;铸坯堆垛空冷速度较低,约为15℃/h,和现场实测结果吻合。应将连铸坯从火焰切割机到板坯加热炉输送时间降到最短,以及增加保温措施,防止表面热应力过大而形成缺陷。     

165 mm×165 mm方坯连铸结晶器安全性的数值模拟分析

运用有限元软件ANSYS热分析模块对浇铸0.2%C钢水的10 mm铜结晶器壁面的温度场、应力场及位移场的分布状况进行数值模拟,比较得出在不同换热系数工况下结晶器壁面的恶劣服役部位的安全性。结果表明,结晶器热面峰值温度为525 K,冷面的峰值温度为475 K;结晶器外壁圆角变形值为0.789 mm,较内壁变形大;结晶器最大等效应力和最大应变均出现在钢液与空气接触的内壁圆角处,分别为218 MPa和0.002 079。结晶器温度、变形和应力均满足连铸安全性要求。     

转炉托圈温度场有限元分析及内筋板结构改造

对某钢铁公司1号转炉托圈进行了现场温度测试,根据测试结果运用有限元数值仿真技术对该转炉托圈进行三维温度场仿真及热机耦合应力分析,结果发现内筋板应力水平过高,这与实际托圈内筋板的过早损坏是完全一致的。为降低托圈综合应力水平,应对筋板进行适当的结构改造,对比分析各方案,得到了合理的改造方案,为转炉托圈的设计与使用提供了依据。     

热梯度式CVD增密技术制造C/C复合刹车材料——综合性研究报告[Ⅰ]

利用自行研制的热梯度式炉,系统探索了利用差温式CVD增密技术制备高性能C/C复合刹车材料的可行性,研究了温度、气氛压力、气流量等参数对CVD增密过程的影响及增密过程动力学特性,实现了在较短周期内制取高密度C/C复合盘件,显示了该项技术良好的工业应用前景。     

方坯高效连铸新型结晶器传热分析与应用

提出了方坯高效连铸结晶器有效结构形式,并通过ansys有限元软件,建立高效连铸结晶器与传统结晶器铜管的传热模型,并对其凝固传热以及温度场进行计算对比,重点讨论不同结构形式的结晶器在传热效率及传热均匀性方面的差异,并讨论其对高拉速下坯壳凝固的影响。结果表明,高效结晶器可以使得结晶器的传热效率提高7.8%,并且使得结晶器铜管热面最高温度降低100℃,热面温差降低到5℃以下。作者根据该理论,通过有限元优化设计,设计制造出方坯高效连铸结晶器,并应用于某钢厂155mm方断面的铸机上,稳定生产拉速达到4m/min,最大拉速达到4.46m/min。     

Steady state and transient creep properties of an aluminum alloy reinforced with alumina fibers

Steady state and transient creep experiments have been conducted on a metal matrix composite consisting of an aluminum-5 wt% magnesium alloy matrix reinforced with 26 vol.% alumina fibers. The composite exhibits high steady state stress exponents which range from 12.2 at 200°C to 15.5 at 400°C. The apparent activation energy for creep over this temperature range is found to be 225 kJ/mol. After unloading, large anelastic strains are observed. The anelastic recovery process is found to vary non-linearly with stress and temperature and exhibits an activation energy of 151 kJ/mol. A finite element model of the composite microstructure has been developed by treating the alumina fibers as an interconnected network of elastic beam elements. This model accurately simulates the transient response of the material to changes in loading. The model suggests that the high stress exponents, high activation energy, and large recoverable strains observed for this material can be explained by a balance between load transfer to and damage of the fiber network.     

150t复吹转炉炉体温度及应力场的有限元分析

转炉在服役过程中,存在炉壳热变形过大、耐火砖破裂等问题,直接影响到设备的安全运行,分析炉体的温度和应力分布,能为优化炉体冷却系统、避免应力集中提供支持。为此,建立包括非水冷式托圈、炉体与悬挂结构的转炉整体有限元模型,考虑炉体与托圈、悬挂之间的相互热辐射,采用ANSYS仿真软件研究炉体的稳态温度场,并对炉体的机械应力和热应力进行分析。结果表明,工作层炉衬热面温度为1 600℃时,炉壳的上锥段和炉身部位温度较高,最高可达435℃,接近炉壳的蠕变温度,有限元模拟结果与工业数据基本一致;炉体的热应力要远大于机械应力,炉衬的热面等效应力较大,易出现裂纹;炉壳的温度和应力分布在结构过渡处会有明显突变。研究结果可为炉体冷却和炉型设计提供理论依据。     

C0 Zig-Zag Finite Element for Analysis of Laminated Composite Beams

A new C0 finite element for accurate analysis of laminated composite beam structures is developed. The element formulation is based on a quadratic zig-zag layerwise theory developed previously by the writers. The theory assumes a zig-zag distribution of the in-plane displacement field through the thickness and satisfies the interlaminar shear stress continuity across the layer interfaces. In developing the finite-element formulation, the shear strain fields are made field consistent, and thus the shear locking phenomenon is eliminated. A new transverse normal strain is derived by assuming the transverse normal stress to be constant through the thickness of the laminate. This assumption is shown to remove Poisson's ratio stiffening. The results obtained from the present finite element are found to be in good agreement with exact elasticity solutions available for simply supported beams. A multisublaminate approach that is simple to implement with the present element is shown to improve the predictions of the present model for complex laminated structures.     

中厚板淬火过程的热力学数值模拟及实验

 以高密度管流冲击钢板表面时的对流换热边界为基础,采用ANSYS三维有限元对中厚板淬火中的钢板温度场、应力场及应变场进行了数值模拟,并对模拟得到的温度与时间、应力以及塑性应变的关系进行分析,得到了淬火冷却过程中保持钢板平直状态下应力、应变及变形的特点,为采用适当工艺措施使中厚板淬火获得平直板形提供了理论依据。     

Analysis of bulging for high speed continuous casting

In order to research the temperature distribution and mechanical deformation of slab bulging during high speed continuous casting,mathematical models have been developed to analyze the thermal and mechanical behavior of the slab.The thermal history of the slab has been predicted by a two-dimensional transient finite element heat transfer model,whose results serve as the input to the stress model.The stress model has been formulated for a two-dimensional longitudinal plane.In this case,the maximum tensile strain during the bulging process is located at the solidification front just past the top of the upstream roll,which may contribute to crack formation.The maximum tensile stresses are located at the cold surface in the middle of the two back-up rolls,just at the point of the maximum bulging.Stresses near the solidification front are small because of the high temperatures which produce lower elastic modulus values.Finally,the effect of the casting speed on the bulging deformation is discussed.